科创中国

本发明公开了一种基于变栅距光栅透镜的微型光谱仪，包括：入射针孔、变栅距光栅、微凸透镜、透明基板以及阵列光电探测器。其中，变栅距光栅设置于微凸透镜的凸面，微凸透镜的平面与透明基板固定连接；待测光信号从入射针孔入射，被分为包含多种波长光的衍射光信号；微凸透镜对衍射光信号进行聚焦，聚焦后汇聚在阵列光电探测器上形成光点，阵列光电探测器感测汇聚其上的光点。本发明提出的基于变栅距光栅透镜的微型光谱仪采用变栅距光栅与微凸透镜结合的方式消除像差，从而达到提高光谱分辨率的目的，且变栅距光栅与微凸透镜均采用微纳加工工艺制作，体积大幅减小，便于集成到嵌入式检测系统中。

一种基于变栅距光栅透镜的微型光谱仪，用于对待测光信号进行光谱分析，其特征在于，包括：入射针孔、变栅距光栅、微凸透镜、透明基板以及阵列光电探测器，其中，所述变栅距光栅各条栅线的间距不等、形状不同，所述微凸透镜具有一凸面与一平面，所述变栅距光栅设置于所述微凸透镜的凸面上，所述微凸透镜的平面与所述透明基板固定连接；所述微凸透镜的直径小于等于3毫米，所述变栅距光栅的栅线密度小于等于2000线/毫米；变栅距光栅与微凸透镜均采用微纳加工工艺制作；待测光信号从所述入射针孔入射，经过所述变栅距光栅后发生衍射，并进行像差校正，所述待测光信号被分为包含多种波长光的衍射光信号；所述微凸透镜对所述衍射光信号进行聚焦，聚焦后的衍射光信号通过所述透明基板汇聚在所述阵列光电探测器上形成光点，其中，所述衍射光信号中波长相同的光在所述阵列光电探测器上汇聚成一点，所述阵列光电探测器感测汇聚其上的光点。

光谱仪是分析物质成分的重要分析仪器。传统的光谱仪体积较大，使用条件严苛。而在现代化工业生产中，往往需要能嵌入生产线并进行实时监测的微小型在线光谱仪。现有技术中的微型光谱仪一般将准直镜、平面光栅以及聚焦镜集成为一个复合器件，在一定程度上缩小了体积。然而，上述微型光谱仪有的未采用曲面元件，有的采用等栅距光栅，使得最终成像谱面不平直、像差较大的问题仍然存在。

中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。

本发明提出的基于变栅距光栅透镜的微型光谱仪采用变栅距光栅与微凸透镜结合的方式消除像差、使经过的光形成的谱面平直，从而达到提高光谱分辨率的目的，同时，变栅距光栅与微凸透镜均采用微纳加工工艺制作，使得基于变栅距光栅透镜的微型光谱仪体积大幅减小，便于集成到嵌入式检测系统中。此外，本发明中的微凸透镜易于通过微加工工艺制作，尤其是易于制成凸透镜阵列，从而为制作多通道光谱仪提供了可能性。

技术合作

虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。